首創"礦山+盾構"組合工法 廈門地鐵3號線過海段隧道順利貫通

　　2020年9月26日，廈門地鐵3號線過海段雙線順利貫通，標志著廈門地鐵3號線(火車站到蔡厝)全線洞通。這是我國首條工法組合施工海底地鐵隧道。 (記者王協雲攝)

　　昨日，工人在廈門地鐵3號線過海隧道內作業。(記者王協雲攝)

　　廈門地鐵3號線過海段，施工人員在堵漏搶險。(通訊員潘介東攝)

　　廈門地鐵3號線過海段隧道內三臂鑿岩台車在作業中。 (通訊員潘介東攝)

　　廈門地鐵3號線過海段礦山法施工現場。(通訊員潘介東攝)

　　26日，廈門地鐵3號線最重要、難度最大的控制性工程——過海段隧道順利貫通。

　　地鐵3號線連接著陸上的廈門島和翔安區，需要修建6500米左右的過海隧道，這個距離步行走完最快也需一小時，而飛馳的地鐵列車僅需4分半鐘即可通過。為了打通這6500米的過海隧道，數以千計的建設者，用了1700多個日日夜夜，歷時4年9個月，在歷史的年輪留下一段艱辛而又充滿榮光的印跡。

　　這段6500米的工程中穿插著多個險情：國內罕見的海底風化槽天險、沒有可借鑒的施工法等，猶如一隻隻擋在軌道交通建設者們面前的“攔路虎”。今年初，一場突如其來的疫情，更是向軌道交通建設者們發起嚴峻的挑戰。那麼，軌道交通建設者們是如何應對這些挑戰、征服這些“攔路虎”呢？本報記者多次深入海底隧道，採訪參建人員，為您揭秘。

　　難點：地質復雜多變工法設計難

　　破解：國內首創“礦山+盾構”組合工法

　　地鐵3號線過海段海域段區間長約4公裡，存在多個風化槽、風化囊、基岩突起等地質現象，地質勘察整整用了一年半的時間才完成。不少參與勘察的專家說，地鐵3號線過海段堪稱是國內地質情況最復雜的海底地鐵隧道。據業內人士透露，當年修建翔安隧道時，選址就是現在地鐵3號線過海段的位置，但受制於當時的技術水平等其他原因，所以翔安隧道另擇別處。而等到要修建地鐵3號線過海段時，已經沒有其他路線可供選擇，建設者們隻能迎難而上。

　　“正是因為地質復雜多變，僅用一種工法難以應對，且風險極大，所以最后選擇‘礦山+盾構’的組合工法，將兩種工法的優勢相結合，更好地控制風險。可以說，全國首條工法組合施工海底隧道是被復雜地質‘逼’出來的。”廈門市地鐵辦副主任劉海天向記者介紹，靠島內側的2.6公裡海域段微風化花崗岩多，採用礦山法施工，靠島外側1.4公裡軟弱地層多，採用泥水盾構法施工。

　　難點：風化槽眾多施工風險大

　　破解：注入特制雙液漿運用先進設備

　　全長約2.6公裡(雙線5.2公裡)的礦山法海域段，分布著大小不均的9條風化槽，總長達1.2公裡，佔比高達23%。風化槽是海底岩層因風化作用形成的深坑，它豎直地嵌入岩層，形成全強風化帶。

　　“風化槽如同外脆內軟的夾心餅干，不動它時，它結構穩定，一旦有外力輕輕一碰，就有可能破碎。而且風化槽與海水相連，極易產生涌水突泥及坍塌，風險極大。”廈門軌道交通集團建設分公司副總工程師劉典基說，受風化槽影響，礦山法隧道施工每月隻能掘進大約130米，而隨著工程進度的推進，施工難度越來越大，到貫通前的幾個月，每月掘進不足13米，施工過程如履薄冰。

　　為了穿越“夾心餅干”般的風化槽，工程人員用水泥漿和水玻璃配置出特殊的雙液漿，注入風化槽斷面內，擠走裡面的水分，將“夾心餅干”固結成較硬的“巧克力”，再用炸藥炸碎，進行開挖。面對過海段最長的一條長達290米的風化槽，工人們用16個注漿開挖循環的施工工藝，花費13個月才最終攻克。值得一提的是，為確保注漿質量和工程安全，項目還增設了地質分析會、注漿方案確認會、注漿效果驗收會等機制，由建設、施工、監理、設計、勘察等五方主體共同嚴格把關。

　　為合理統籌工期、加快施工進度，項目團隊發揮才智，採取“長隧短打”的方式，巧妙地新增副聯通道和接應端作業面，將2.6公裡的隧道開挖分解成若干個小項目，施工高峰期有11個開挖作業面之多。同時，中鐵隧道局還投入三臂鑿岩台車、鑽注一體機、濕噴機械手等先進的機械設備，有效降低施工風險，提高施工效率和質量。

　　難點：岩石裂隙水量大可灌滿近三個筼筜湖

　　破解：配備大功率設備疏堵結合

　　過海段隧道上方除了覆土層外，就是海水，水頭壓力最深可達80米，相當於隧道每平方米承受40輛小汽車的壓力。在開挖過程中，岩石裂隙中的海水(裂隙水)會源源不斷噴入隧道內，特別是局部硬岩中的裂隙水發育地段，鑽孔單孔涌水噴射距離可達20米，每小時的水量可達250立方米，相當於2個小時可灌滿1個游泳池。

　　對付裂隙水，既要堵，也要疏。堵用的是注漿堵水，疏則依靠水泵抽水。據統計，海底隧道開挖至今，關鍵線路因出水注漿堵水87次，一次注漿堵水時間一般要3天至27天，工期受影響391天，而施工現場更是隨處可見水泵一天24小時不停抽水。

　　回憶起2019年12月19日那次涌水險情，劉典基至今仍心有余悸。當天，隧道右線爆破后在扒渣過程中，不僅出現涌水，還有掉塊現象，一天的水量就達2.6萬立方米，超過2.6萬噸。“那時候真的是跟時間賽跑，哪怕晚一秒，隧道都可能被淹掉，造成災難性后果。”劉典基說，搶險人員拼命抽水、堵水，並及時啟用7000多立方米的一級水倉，用了8天左右才把涌水控制住。

　　據統計，從2018至2020年礦山法隧道開挖過程中，共抽排了1000萬立方米的裂隙水，這些水量可灌滿將近三個筼筜湖。

　　難點：狹窄悶熱潮濕施工人多車多

　　破解：用冰塊降溫專人指揮交通

　　施工高峰期時，最多有上千名工人在隧道內作業。而施工中的海底隧道，狹窄、悶熱、潮濕、海水腐蝕性強，空氣不流通，這些不利條件，都極大考驗著施工人員的體力和意志。

　　“夏天隧道裡最高溫度能達到四五十攝氏度，冬天最低溫度也有28攝氏度。”廈門軌道集團工區項目經理邱林楓說，為了降溫，夏天一天最多要用掉50噸的冰塊來進行洞內降溫。即便如此，他每天上班依然要准備三套衣服，“每進隧道一次，衣服都要濕透。”

　　隧道內的施工車輛交通組織也是大的考驗。邱林楓介紹說，施工斜井為正線礦山段唯一運輸通道(單車道)，每天進出洞車輛高達約500車次，533米的斜井及584米V字形的副聯通道坡度達12%，長距離、大坡度、多工作面高頻率運輸易發生車輛溜車事故。

　　“哪些車輛先下，哪些后下，隧道內還有多少車輛，交通調度員都要心中有數。”邱林楓說，狹長的隧道，要保証車輛有序通行，可以說是螺螄殼裡做道場，經驗成熟的交通調度員就是“紅綠燈”，在他們的調度下，隧道內交通總體順暢。

　　難點：孤石群長200米盾構機換刀難

　　破解：人工帶壓進倉盾構機洞內解體

　　全長約1.4公裡(雙線約2.8公裡)的地鐵3號線盾構法海域段，同樣面臨著復雜的地質條件，在施工過程中，沒有成熟的經驗可借鑒。彼時，國內首條海底盾構地鐵隧道——廈門地鐵2號線過海段也還在施工中。

　　盾構機不怕整塊的堅硬岩石，也不怕鬆軟的沙土，最怕的就是軟硬混在一起的孤石群，容易把盾構機的刀具給卡住甚至磨壞，造成盾構機無法工作，而地鐵3號線過海段恰恰就有不少孤石群。這時，就需要人工清理孤石或者更換刀具。

　　由於盾構前端區域氣壓非常高，人工進倉工作難度之大超乎想象，全國僅有幾百人擁有從事這項高危工作的資質。超高壓條件下更換磨損的刀具作業是3號線過海盾構掘進施工中遇到的最大挑戰。其中一次，施工人員實施了高達5.38個標准大氣壓條件下的非飽和氣壓換刀作業，創造了過海泥水盾構掘進施工國內最新紀錄。整個施工過程中，施工人員累計帶壓進艙1100多次，海底換刀37把。

　　盾構機隻能前進，不能后退。盾構作業結束后，如何把重達數十噸、零部件上萬個的盾構機拆解掉，也是一大難題。2018年7月13日，深埋在海平面下60米的右線盾構機，按預期目標抵達至工法交接點。一個月后，盾構機完成拆解，創造了30天完成“過海段洞內盾構機棄殼解體”的國內新紀錄。2019年1月，施工人員僅用時21天，就完成左線盾構機棄殼解體，再次刷新無洞室海底隧道內拆機的國內最快紀錄。

　　據介紹，在3號線過海段盾構法施工過程中，廈門軌道集團和中國中鐵先后創新了“近海域全斷面砂層盾構始發”“非飽和氣壓換刀”“洞內盾構機棄殼解體”“海域全風化花崗岩地層凍結施工聯絡通道”等多個工藝工法，攻克長約200米孤石群、全斷面砂層、風化深槽、上軟下硬等復雜地層條件下掘進，強度高達204兆帕全斷面花崗岩地層長距離穿越，高水壓環境下盾構密封等多項施工難題，實現了行業多項技術零的突破。

　　地質勘察

　　前后花費一年半時間

　　堪稱國內地質情況

　　最復雜的海底地鐵隧道

　　礦山法

　　施工亮點

　　●分布著大小不均的9條風化槽，工程人員用水泥漿和水玻璃配置出特殊的雙液漿注入風化槽斷面內，再用炸藥炸碎，進行開挖。

　　●投入三臂鑿岩台車、鑽注一體機、濕噴機械手等先進機械設備。

　　●從2018至2020年，共抽排1000萬立方米的裂隙水，這些水可灌滿將近三個筼筜湖。

　　泥水盾構法

　　施工亮點

　　●施工人員實施高達5.38個標准大氣壓條件下的非飽和氣壓換刀作業，創造了過海泥水盾構掘進施工國內最新紀錄。

　　●整個施工過程中，施工人員累計帶壓進艙1100多次，海底換刀37把。

　　●創造“過海段洞內盾構機棄殼解體”的國內新紀錄。

　　●刷新無洞室海底隧道內拆機的國內最快紀錄。

　　●創新多個工藝工法，攻克孤石群、全斷面砂層等復雜地層條件，實現行業多項技術零的突破。

　　制圖/張平原

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　　戰疫情：封閉式管理防控建設兩不誤

　　是全市春節期間參建人員最多的重點項目

　　今年初，突如其來的新冠肺炎疫情打亂了廈門市經濟社會正常的運行秩序，也給3號線過海段最后的攻堅戰帶來嚴峻的挑戰。

　　疫情就是命令，防控就是責任。軌道交通建設拖不得、等不得，指揮部早行動、早部署，軌道集團聯合中鐵隧道局，立即對施工現場採取了“工人不走訪，工地不接訪，檢查不停留，生活物資統一配送”的“三不一統一”封閉式管理。同時安排專人對過海段留廈工人每日檢測體溫，對施工區域每日三次消毒。春節后，軌道集團採取自駕和包專車方式組織工人返廈，租用閑置房源和新建活動板房實現返廈人員與在廈人員分住，還組織所有工人進行核酸檢測，最終實現工人零感染。

　　得益於早安排、早行動、早落實，留廈的300余名工人成為地鐵3號線過海段施工主力。該項目也成為全市春節期間不停工參建人員最多的重點項目，並最終實現“工程不停工，工人零感染，進度有保障”，多次得到省市領導和有關部門肯定。(廈門日報記者 吳海奎 通訊員 朱智偉 朱俊博)